黃玉峰

(中海石油化學(xué)股份有限公司，海南 東方　100029)

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合成氨前系統(tǒng)放空天然氣回收與利用

黃玉峰

(中海石油化學(xué)股份有限公司，海南 東方100029)

摘要：合成氨裝置在開車過程中為了催化劑升溫或保護一段爐盤管有大量的天然氣放空，經(jīng)過回收利用和使之循環(huán)利用，即節(jié)能降耗更是保護了環(huán)境。

關(guān)鍵詞：合成氨；回收；節(jié)能減排；技改

0引言

中海石油化學(xué)股份有限公司二期裝置是年產(chǎn)45萬t合成氨裝置，是由美國KBR(Kellogg & Brown Root)公司總承包，采用KBR公司深冷凈化技術(shù)設(shè)計而成，其工藝具有節(jié)能、易操作和較強的貧氣處理能力。

自2004年原始開車至今合成裝置共計停車56次(包括計劃停車)，隨著對系統(tǒng)的熟知及外界供氣良好的協(xié)調(diào)，最近幾年停車次數(shù)平均每年3次；裝置開車(冷態(tài)、熱態(tài)開車)期間，由于工藝需要，有一定量的天然氣、工藝氣需要排放(以下簡稱乏氣)，造成了資源的大量浪費；特別在冷、熱態(tài)開車期間，轉(zhuǎn)化爐盤管升溫保護用天然氣直排，浪費更為明顯。

1合成裝置開車階段天然氣放空分析

1.1　冷態(tài)開車

冷態(tài)開車是指從快鍋點火至開工加熱爐滅火，整個冷態(tài)開車過程需要72h。各階段的天然氣耗量和時間如下圖1所示。

圖1　各階段天然氣耗量和時間關(guān)系圖

各階段工藝氣放空量和組份情況分別見表1和表2。

表1　各排放階段及排放控制閥

表2　排放點組份數(shù)據(jù)明細表

1.2　熱態(tài)開車

熱態(tài)開車是指一段爐處于蒸汽鈍化階段恢復(fù)開車。熱態(tài)開車從系統(tǒng)具備恢復(fù)開車條件到合成塔開工加熱爐滅火，合成回路放空全部回收，熱態(tài)開車過程需要28h，總耗氣量218萬m3。各階段工藝氣放空量和組分情況和冷態(tài)開車相同。

圖2　熱態(tài)開車各階段工藝氣放量和組分情況圖

從冷、熱態(tài)裝置開車來看，均有大量的天然氣工藝氣放空，造成原料的大量損耗，從脫硫后放空的主要是天然氣，和裝置界區(qū)氣體組份一致，這就為循環(huán)利用提供了基礎(chǔ)性保障，而脫碳前系統(tǒng)放空以及合成系統(tǒng)放空組份均發(fā)生了較大的變化，若回收到前系統(tǒng)對前系統(tǒng)工況以及壓縮機影響較大，本次考慮回收，主要回收脫硫后放空的天然氣。

2流程設(shè)計思路及流程

合成氨裝置開車在化工投料前放空集中在脫硫后，其主要放空物料為天然氣，放空物料的溫度在371℃，而天然氣界區(qū)進入合成系統(tǒng)時天然氣溫度為29℃，如果要回收此放空物料，就必須使放空物料的溫度從371℃下降到29℃，才不會對壓縮機造成影響，由于溫度下降溫差較大，為了更有效的進行換熱，采用了內(nèi)波螺紋管，提高其換熱效率，設(shè)計流程簡圖如下圖3，紅線部分為新增部分：

圖3　流程簡圖

改造前在氮氣升溫或停車保護一段爐盤管的時候，放空主要在脫硫后，每小時3萬m3左右，改造后，使之形成一個循環(huán)，脫硫后的放空關(guān)閉，循環(huán)利用，新增換熱器采用循環(huán)水降溫，因合成裝置后系統(tǒng)都還未開，此時循環(huán)水量是多余的，可以滿足生產(chǎn)需要。

3項目的投用

2013年8月16日凌晨1∶00，根據(jù)開車進度，二期裝置由氮氣升溫轉(zhuǎn)入蒸汽升溫，由于本次是冷態(tài)開車，放空在脫硫后，乏氣回收裝置氮氣置換合格，循環(huán)水投用正常。4∶00乏氣回收裝置逐步并入系統(tǒng)，緩慢關(guān)閉放空，逐步開大新增換熱器入口閥，直至全部并入系統(tǒng)，本次回收氣量3萬m3/h，系統(tǒng)未產(chǎn)生波動，壓縮機運行正常，投用正常。

4項目效益評估

該項目節(jié)能效果明顯，若1a按3次停車計算，每次開停車回收10h，每小時回收3萬m3，那么每年可回收的天然氣量為90萬標方天然氣，折660t標準煤，折合人民幣135萬(天然氣按1.5元/標方)。

該項目從設(shè)計上看，是非常不錯的節(jié)能減排項目，項目實施后，達到了我們預(yù)期的技改目的，減排降耗效果非常顯著，此改造也為我們的技術(shù)管理、技術(shù)創(chuàng)新提供了一些很好的思路，值得我們加以推廣應(yīng)用。

Exhaust Natural Gas Recovery and Utilization of Ammonia Synthesis Front-end System

HUANGYu-feng

(China BlueChemical Ltd，Dongfang，100029)

Abstract：A large amount of natural gas is exhausted during start-up of ammonia synthesis plant. After recovery and cycle use，energy consumption is decreased and environment is protected.

Key words：ammonia synthesis；recovery；energy-saving；technical transformation

中圖分類號：TQ113.29

文獻標志碼：B

文章編號：1003-6490(2015)01-0011-02

作者簡介：黃玉峰(1980-)，男，本科，2002年畢業(yè)于河北科技大學(xué)，化工工藝工程師，參加富島二期原始開車，現(xiàn)從事公司節(jié)能減排管理工作。

收稿日期：2015-01-21